Universidad de Oriente Nucleo de Monagas Departamento de Ingenieria de Sistemas Curso Especial de Grado Area:ACPI Instrumentación Control Industrial !ICI"
Sensores y Transmisores Analogicos Unidad II:Sensores
Profesor:
Bachilleres:Equipo SCM:
Ing# Moises Pere$
Natera A# Carlos A# C#I: %&#'()#(*+ Meneses M# Manuel #A C#I: %,#,),#')%
Maturin,Abril de !"#
$ndice
%ntroducci&n.......................................................................................3 Marco Te&rico.....................................................................................4 ......................................................... ......................................... ..................... ............ 4 '(u) es un sensor*.....................................
'(u) es un sensor anal&gico*...........................................................................4 'Caracter+sticas de los sensores anal&gicos*....................................................5 'Algunos tipos de sensores anal&gicos*...........................................................5
........................................................... .................................................. .............................. 5 Potenci&metro.......................................
........................................................... ....................................... ................................ ............ 5 Aceler&metro........................................
......................................................... ...................................... .................. .............. .... 6 Capacitios.....................................
'(u) es un transmisor*....................................................................................6 '(u) es un transmisor Anal&gico* Anal&gico*....................................................................6 'Caracter+sticas de un transmisor anal&gico*....................................................7 '-enta.as '-enta.as de los transmisores anal&gicos*........................................................7 '/esenta.as de los Transmisores Transmisores anal&gicos*..................................................8 '(u) es la 0e calibraci&n* calibraci&n*...............................................................................8 ......................................................... ....................................... ....................................... ................................. ............. 9 /iscusi&n..................................... .......................................................... ....................................... ........................................ ........................... ....... 11 Conclusi&n....................................... ............................................................ ......................................................... ..................................... ....... 12 Bibliograf+a........................................
%ntroducci&n En la actualidad son muc-os los procesos .ue suceden no son perci/idos por el sentido -umano a .ue son casi invisi/les a nuestra vista entendimiento0 ra$ón por la cual los sensores transmisores analógicos son empleados en la maor1a de nuestras actividades diarias .ue van desde una simple lectura de termómetro0 -asta el encendido de un aire acondicionado0 por -acer re2erencia a algunos e3emplos de la vida cotidiana# En la automati$ación industrial son los elementos .ue proporcionan la maor cantidad de in2ormación de relevancia para los sistemas de control0 los sensores como tal se di2erencian de los transductores en .ue siempre est4n en contacto con la varia/le por lo .ue puede decirse .ue aprovec-a al m45imo sus propiedades# 6os sensores sensores transmis transmisores ores analógi analógicos cos tienen tienen caracter caracter1sti 1sticas cas .ue van desde la precisión de sus lecturas -asta el tiempo de respuesta en el .ue reali$an su proceso de medición0 motivo por el cual tienen una notoria importancia0 pero as1 como tienen venta3as poseen desventa3as#
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Marco Te&rico '(u) es un sensor* Es un dispositivo capa$ de detectar magnitudes 21sicas o .u1micas0 llamad lla madas as va varia ria/l /les es de in instr strume umenta ntació ción0 n0 tra trans ns2or 2ormar marlas las en va varia ria/le /les s el7ctricas# 8am/i7n m/i7n es un disposi dispositivo tivo capa$ de detecta detectarr di2erent di2erentes es tipos tipos de materiales o sea reci/e una se9al o est1mulo responde a este con una se9al el7ctrica de salida# Un sensor se di2erencia de un transductor en .ue el sensor est4 siempre en contacto con la varia/le de instrumentación con lo .ue puede decir ecirse se tam/ tam/i7 i7n n .ue .ue es un disp dispos osit itiv ivo o .ue .ue apro aprov vec-a ec-a una una de sus sus propiedades con el 2in de adaptar la se9al .ue mide para .ue la pueda interpretar otro dispositivo# 6os se 6os sens nsore ores s pu pued eden en es estar tar co cone necta ctados dos a un co compu mputad tador or pa para ra o/tener venta3as como son el acceso a una /ase de datos0 la toma de valores desde el mismo0 etc# Aren amon !;))+"0 esta/le esta/lece ce .ue seg
'(u) es un sensor anal&gico* Un sensor sensor analógi analógico co es a.uel a.uel .ue0 .ue0 como salida0 salida0 emite emite una se9al se9al compr compren endid dida a por un campo campo de valore valores s insta instant nt4n 4neos eos .ue .ue var1a var1an n en el tiempo0 son proporcionales a los e2ectos .ue se est4n midiendo# termóm ómet etro ro de merc mercur urio io es un dis disposi positi tiv vo Por e.e e.empl mplo: o: un term anal analógi ógico# co### ## la tempe temperat ratura ura se mide mide en grado grados s .ue .ue pued pueden en tener tener00 en cual.uier momento determinado0 di2erentes valores .ue son proporcionales a su indicador0 o a su =salida= en caso de un dispositivo electrónico0 electrónico0 esto se de/e a la propiedad .ue tiene el mercurio de contraerse o dilatarse por la acción de la temperatura#
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6a gr gran an ma maor1 or1a a de se sens nsore ores s ana analóg lógico icos s en entre trega gan n su se se9al 9al de manera continua en el tiempo# Otros e3emplos de ellos son los sensores generadores de se9al los sensores de par4metros varia/les
'Caracter+sticas de los sensores anal&gicos*
0ango de funcionamiento: Se re2iere a la amplitud del rango para ser capa$ de medir de manera e5acta precisa un e5tenso a/anico de valores de la magnitud correspondiente# -elocidad de respuesta: Se re2iere al tiempo m1nimo en .ue el sensor in2orma de los cam/ios de la varia/le# E1actitud: Es a.uella .ue -ace re2erencia para poder detectar el valor verdadero de la varia/le sin errores sistem4ticos 2 3a resoluci&n y precisi&n: 6a resolución de los sensores es el menor menor cam/i cam/io o en la magni magnitud tud de entrad entrada a .ue .ue se aprec aprecia ia en la magnitud de salida0 sin em/argo la precisión es el m45imo error esperado en la medida# Calibraci&n: es el proceso mediante el cual se esta/lece la relación entre la varia/le de medida la se9al de salida .ue produce el sensor#
'Algunos tipos de sensores anal&gicos*
sensores de distancia distancia resistivos .ue incorporan incorporan Potenci&metro: son sensores un curs cursor or arra arrast stra rado do por por un v4st v4stag ago o so/r so/re e una una pist pista a resi resist stiv iva a pl4stica0 .ue provoca una variación de resistencia en los terminales de salida#
est4n n pens pensad ados os para ara real reali$ i$ar ar una una medi medida da de Aceler&metro: est4 aceleración aceleración o vi/ración0 vi/ración0 proporcionando proporcionando una se9al el7ctrica seg
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est4n especia especialmen lmente te dise9a dise9ados dos para para lograr lograr detecta detectar r Capaci Capaciti tios: os: est4n materiales aislantes tales como el pl4stico0 el papel0 la madera entre otros0 no o/stantes tam/i7n cuentan con la capacidad de detectar metales#
'(u) es un transmisor* Es un instrumento .ue capta la varia/le en proceso la transmite a distancia a un instrumento indicador o controlador> pero en realidades eso mucuc-o m4s m4s0 la 2unció nción n primo imordia dial de este disp dispo ositi sitiv vo es tomar mar cual.uier se9al para convertirla en una se9al est4ndar adecuada para el instrumento receptor0 es as1 como un transmisor capta se9ales tanto de un sensor como de un transductor0 aclarando siempre .ue todo transmisor es trans transduc ductor tor m4s no un transd transduct uctor or pued puede e ser un trans transmis misor or>> como como a sa/emos las se9ales est4ndar pueden ser neum4ticas neum4ticas cuos valores est4n entre + %* Psi0 las electrónicas .ue son de ( a ;) mA o de ) a * voltios Dc0 las digitales .ue entregan ) o * voltios para ) o% respectivamente#
'(u) es un transmisor Anal&gico* Es un e.uipo electrónico de Alta Precisión .ue procesa convierte una se9al generada por una ó por un con3unto de Celdas de Carga a un 2ormato est4ndar de Corriente )?( a ;) mA ?o a un 2ormato est4ndar de @olta3e )?; a %) @DC0 @D C0 sie siend ndo o es estos tos 2o 2orma rmato tos s t1p t1pica icamen mente te usa usado dos s en el Co Contr ntrol ol de Pro Proce cesos sos Indu In dustr strial iales es uti utili$ li$ad ados os Po Porr e3e e3empl mplo0 o0 po porr P6C P6C## E5i E5iste sten n otr otras as al alter terna nativ tivas as de 2ormatos0 sin em/rago0 estos son los m4s usados#
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PLC En un tran transm smis isor or anal analóg ógic ico o se util utili$ i$an an circ circui uito tos s line lineal ales es## E.emplo: 8ransmisor analógico de velocidad0 temperatura peso#
@elocidad
Tempera Temperatura tura
Peso
'Caracter+sticas de un transmisor anal&gico* Son compactos en tama9o# educidos costos del e.uipo Ideales para industrias de aceite?gas0 .u1micas0 potencia0 agua? agua residual0 alimentos?/e/idas en general# Capaces de reali$ar mediciones de 2lu3o presión di2erencial0 presión de vac1o0 presión a/soluta nivel de l1.uidos# Pueden ser reparados con relativa 2acilidad# Cumple con el est4ndar ISAs*)#%B lo .ue asegura la compati/ilidad con cual.uier instrumento receptor# 6imite de temperatura del sensor de () C a %;)C# 6imite de temperatura de la electrónica de () C a *C# @olta3e de alimentación %% a (* @DC# Se9al de salida del transmisor (;) mA# Protocolos de comunicación: protocolo 2c5 o -art0 iec 2oundation 2ield/us pro2i/us !opcional"# Partes met4licas en contacto: +%& acero ino5ida/le0 -astello c;,&0 monel ())0 tantalum#
'-enta.as '-enta. as de los transmisores anal&gicos* 8ra/a3an en tiempo real# En los instrumentos digitales se toman muestras en el orden de ; a ;) muestra?s !sean time: *) ms a *)) ms"# Por lo tanto0 en procesos
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mu r4 mu r4pi pido dos s no se pu pued eden en ut util ili$ i$ar ar in inst stru rume ment ntos os di digi gita tale les0 s0 se de de/e /en n us usar ar analógicos#
'/esenta.as de los Tr Transmisores ansmisores anal&gicos*
Necesita re cali/ración para cam/iar el rango de medición0 es necesario e5periencia# Se necesita retirar el instrumento de la l1nea para cali/rar# 6os componentes0 como los potenciómetros0 e5perimentan =dri2t=!inesta/ilidad en el tiempo de respuesta"# 6a Ideali$ación es 2i3a para un solo tipo de sensor#
'(u) es la 0e calibraci&n* calibraci&n* Es la repetición del proceso de calibraci&n#
6a cali/ración es el proceso de comparar los valores o/tenidos por un instrumento de medición con medición con la medida correspondiente de un patrón de re2erencia !o est4ndar"# Seg
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/iscusi&n Al -a/lar de sensor analógico nos re2erimos a un dispositivo .ue es poco poc o avan$ado avan$ado .ue perci/e perci/en n cam/ios cam/ios o var variaci iación ón de una varia/le varia/le de alg
la velocidad de respuesta la repetitividad# el rango# la e5actitud# Sensi/ilidad# 6inealidad#
Estos permiten o/tener in2ormación relevante para un sistema de control# 6os transmisores analógicos analógicos son e.uipos el7ctricos el7ctricos de alta precisió precisión n .ue procesan transmiten una se9al .ue es generada por un con3unto de celdas de carga detectadas por un sensor luego trans2ormada en un 2ormato 2or mato est4ndar est4ndar de se9al corr corrient iente e para .ue pueda ser reconocido reconocido por cual. cu al.uie uierr ins instru trumen mento to .u .ue e ac actu7 tu7 co como mo co contr ntrola olador dor 2in 2inal al /a3 /a3o o ci ciert ertos os protocolos de comunicación# Dic-os protocolos act
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de co cost stos os en e. e.ui uipos pos00 so son n Ca Capa pace ces s de re reali ali$a $arr med medici icione ones s de 2l 2lu3o u3o presión di2erencial0 presión de vac1o0 presión a/soluta nivel de l1.uidos0 son so n mu us usad ados os en in indus dustri trias as de !ac !aceit eite e 0ga 0gas s 0 .u .u1mi 1micas cas00 ali alimen mento tos0 s0 /e/idas0 entre otras"# 6a gran 2alla de los transmisores analógicos en .ue de/en ser re cali/rados para a3ustar el rango de medición se necesita e5periencia para ello0 adem4s algunos e.uipos como el potenci potenciómetro ómetro pueden e5perimentar /rift !es un pro/lema con respecto a la tensión de desviación del volta3e de entrada"#
Por e.emplo: e.emplo:
l1ne l1nea a -ori$ ori$on onta tall .ue .ue de2i de2ine ne el cero cero de un osciloscopio0 lentamente se despla$a -acia arri/a o -acia a/a3o# l a
En @e @ene$ ne$uela uela el uso de los sen sensore sores s tra transmi nsmisore sores s ana analógic lógicos os est4n est 4n pres presente entes s en su pri princip ncipal al indu industri stria a .ue es PD@ PD@SA SA !Petróle !Petróleos os de @ene$u @e ne$uela ela Sociedad Sociedad Anónim Anónima"0 a"0 a .ue para o/te o/tener ner in2ormaci in2ormación ón de los di2e di 2ere rent ntes es po po$o $os s pe petr trol ol12 12er eros os00 es est4 t4n n co colo loca cado dos s a lo la larg rgo o de el ello los s instrum ins trumento entos s an4 an4logo logos s para medir la pre presión sión de !l1 !l1nea0 nea0 casing0 cau caudal" dal"00 temperatura0 estatus de comunicación del po$o0 detección intruso l toda esa es a in in2o 2orm rmac ació ión n es tr tran ansm smit itid ida a a un SC SCAD ADA A !S !Sis iste tema ma de Co Cont ntro roll Ad.uisición Ad.uis ición de Datos" .ue luego permite visuali$a visuali$arla rla a trav7s de un instrumento digital !monitor" para su supervisión#
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Conclusi&n El se sens nsor or es pa parte rte 2u 2unda ndamen menta tall de la ins instru trumen mentac tació ión n a .u .ue e a trav7s trav 7s de 7l se pued pueden en llev llevar ar a ca/o ca/o mucmuc-os os proces procesos os en rela relación ción a di2erentes varia/les .ue se /uscan controlar0 su aplicación se e5tiende a otras 4reas como la industria automotri$0 ro/ótica0 industria aeroespacial0 medicina0 industria de manu2actura0 etc# El sensor analógico por su parte es importante en esta evolución tecn tecnolo olog1a g1a .ue .ue e5per e5perime imenta nta la indus industri tria a a .ue -ace -ace re2ere re2erenc ncia ia a un dispo disposi sitiv tivo o .ue .ue de 2orma 2orma senc sencill illa a se le asign asignan an cierta ciertas s 2unc 2uncion iones es para para mantener mantener el control control de las activid actividade ades0 s0 detecta detecta la variaci variación0 ón0 mandar una se9al -acer .ue el proceso contin
Bibliograf+a
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CEUS0 A# !;)% CEUS0 !;)%%" %" Instrumentación Instrumentación Industria Industrial#ta l#ta Edición 6i/ro en l1neaB Farcelona: Marcom/o S#A0 Disponi/le en: -ttp:??/oos#google#co#ve?/oosH idi@pNJ'K)tUCLprintsec2rontcover ;)%(0 %) de Octu/reB# unda undam ment entos clas lasi2ic i2ica ación ión de los sen sensores ores# #D Documen mento en l1neaBDisponi/le en : -ttp:??#monogra2ias#com?tra/a3os%)(?2undamentos clasi2icaciónsensores#s-tml# Calderón0 uan L S4nc-e$0 amilet !;))(" Mediciones e Instrumentación Industrial# Industrial # Dispo Disponi/ ni/le le en: en: -ttps:??es#scri/d#com?doc?*)';)%?PS;+;% GUIACOMP6E8Arev(;Cap%& instrumentaciónindustrial C-aves0 Pa/lo !;))"# Sensores Analógicos utili$ados en la Automati$ación Industrial# Disponi/le en: -ttp:??#/uenastareas#com?ensaos?Sensores Analogicos?(; Analog icos?(;;&**#;&**#-tml tml Sensores Senso res Acon condic dicion ionad ador ores# es#Do Docu cumen mento to en l1 l1ne neaB# aB# Dis Dispo poni/ ni/le le en en:: -ttp:??es#slides-are#net?mdovale?sensoresacondicionadores Aren0 amón !;))+"# Aren0 !;))+"# Sensores Acondicio Acondicionadores nadores de Se9al# Se9al# (ta# Edición# Edit Ed itor oria iall Ma Marc rcom om/o /o00 S# S#A# A# Di Disp spon oni/ i/le le en en:: -ttp:??/oos#google#es?/oosH idEev;Q2@CLprintsec2rontcoverL-lesRvonepageL.L22alse
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